JP2007074787A - Driver and driving method of oscillatory actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動型アクチュエータの駆動装置、及び駆動方法に関し、特に、駆動信号の周波数を掃引する技術に関する。 The present invention relates to a driving device and a driving method for a vibration actuator, and more particularly to a technique for sweeping the frequency of a driving signal.
近年、電気−機械エネルギ変換素子の機械的振動により生じた進行波を利用して回転力、又はリニアな推進力を得る振動型アクチュエータの1種として、超音波モータが実用化されている。この超音波モータは、低速で高トルクが得られ、ギヤ減速機構を必要とせずにダイレクトドライブが可能であり、応答性・制御性に優れ、微小な位置決めが可能である、無通電時に保持トルクを有する等の特徴がある。このため、超音波モータは、カメラの自動合焦用、複写機の用紙搬送用や感光体ドラムの回転用、監視カメラの回動用等として使用されている。 In recent years, an ultrasonic motor has been put into practical use as a type of vibration actuator that obtains a rotational force or a linear propulsive force by using a traveling wave generated by mechanical vibration of an electro-mechanical energy conversion element. This ultrasonic motor provides high torque at low speed, can be driven directly without the need for a gear reduction mechanism, has excellent responsiveness and controllability, and can be positioned very finely. There is a feature such as having. For this reason, the ultrasonic motor is used for automatic focusing of a camera, paper conveyance of a copying machine, rotation of a photosensitive drum, rotation of a monitoring camera, and the like.
図9は、超音波モータの駆動制御の概要を説明するための模式図である。超音波モータ30は、振動体31、ステータ32、ロータ33、回転シャフト34、リブ39を有している。振動体31は、電気−機械エネルギ変換素子であり、圧電素子が用いられる。ステータ32は、振動体31にて発生した振動波(進行波)を増幅してロータ33に伝達する部材である。このステータ32の片面は振動体31に接着され、他方の面は、ロータ33の表面に取り付けられた非常に細いリブ39を介してロータ33に圧接されている。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining an outline of drive control of the ultrasonic motor. The
このような構成の下で、振動体31に特定の高周波電圧を与えると、振動体31は共振して超音波振動を発生する。この超音波振動は、ステータ32を撓ませながら連続的に一方向に進んでいく進行波となって、リブ39を介してロータ33に伝えられる。この際、進行波の頂点部分では、当該進行波と逆方向の軌跡を描く楕円運動が生じる。その結果、ロータ33(リブ39)は、進行波の進行方向とは逆の方向に回転することとなる。
Under such a configuration, when a specific high frequency voltage is applied to the vibrating
図9において、制御回路27は、超音波モータ30の目標速度に応じた駆動周波数の駆動信号として、A相信号とB相信号を生成する。このA相信号とB相信号は、周波数が等しく、90度の位相差を持った同一パルス波形の駆動信号である。これらA相信号、B相信号は、電圧増幅回路28により電圧増幅され、コイル29により正弦波に波形整形されて、超音波モータ30の振動体31に供給される。
In FIG. 9, the
制御回路27は、下記の方法でA相信号、B相信号に係る駆動信号を生成する。図10は、超音波モータ30の駆動周波数と回転速度の関係を表した図である。図10において、X軸は上記A相信号、B相信号の駆動周波数、Y軸は超音波モータの回転速度である。
The
図10の例では、720°/秒の回転速度を得る駆動周波数は、35KHzとなっており、60°/秒の回転速度を得る駆動周波数は、38KHzとなっている。すなわち、駆動周波数が低くなるに従って高速回転になっている。 In the example of FIG. 10, the driving frequency for obtaining a rotational speed of 720 ° / second is 35 KHz, and the driving frequency for obtaining a rotational speed of 60 ° / second is 38 KHz. That is, the rotation speed increases as the drive frequency decreases.
そこで、制御回路27は、駆動周波数を高周波から低周波方向にスイープ(掃引)することにより、超音波モータ30を所望の回転速度で駆動している。制御回路27は、例えば、720°/秒で駆動する場合は、初期周波数39KHzから周波数35KHzまで駆動周波数を徐々にスイープして、720°/秒の回転速度を得るように制御する。また、60°/秒で回転する場合は、制御回路27は、初期周波数44KHzから周波数38KHzまで駆動周波数を徐々にスイープして、60°/秒の回転速度を得るように制御する。
Therefore, the
ところで、超音波モータ30を低速回転域で駆動し続けると、高速回転域で駆動する場合と比較して、耐久性に問題が生じてしまう。すなわち、超音波モータの耐久性を決定している大きな要因は、上記のリブ39と接触しているステータ32の表面磨耗であり、リブ39に接触している部分が磨耗により2ミクロン程度削れてしまうと、急激に超音波モータ30のトルクが減少し、モータとしての寿命が尽きてしまう。
By the way, if the
図11(a),(b)は、それぞれ高速回転する場合、低速回転する場合のステータ32の表面振動を示している。図11(a)に示した41はステータ32の表面を示し、機械的な振動波が進行している。40はロータ33に取付けられているリブ39の表面を示している。図11(a)に示したように、高速回転時には、ステータ32上を進行する進行波の振幅が大きいため、42に示すようにリブ39の表面40との接触面積が小さくなる。このため、高速回転時には、回転量が多くても、ステータ32の磨耗量は少ない。
FIGS. 11A and 11B show surface vibrations of the
図11(b)に示した43はステータ32の表面を示し、機械的な振動波が進行している。44はロータ33に取付けられているリブ39の表面を示している。図11(b)に示したように、低速回転時には、ステータ32上を進行する進行波の振幅が小さいため、45に示すようにリブ39の表面40との接触面積が大きくなる。このため、低速回転時には、高速回転時と回転量が同一の場合のステータ32の磨耗量は、高速回転時よりも多くなり、超音波モータ30の寿命が短くなる。
また、超音波モータ30を非常に低速で回転すると、トルクが小さく不安定になっていた。この問題を解決するため、一定の周波数で一定期間駆動した後に一旦駆動を停止し、所定時間後に駆動を再開するという駆動パターンを繰り返す、間歇駆動方法も実現されている(特開平05−336762号公報参照)。
Further, when the
また、超音波モータ30の駆動方式として、スイープする駆動周波数をアナログ的に指示するVCO(Voltage Controlled Oscillator)方式や、スイープする駆動周波数をデジタル的に指示するレートマルチプライアー方式も実現されている(特開平11−341841号公報、特開平2000−184762参照)。
しかしながら、VCO方式は、低速回転域から高速回転域まで駆動制御する場合は、駆動周波数を変化させる範囲が広くなる。そのため、制御分解能が低下してしまい、特に、超音波モータを高速回転させる場合に超音波モータの回転速度が不安定になり、騒音が大きくなっていた。 However, in the VCO method, when the drive control is performed from the low speed rotation range to the high speed rotation range, the range in which the drive frequency is changed becomes wide. For this reason, the control resolution is lowered, and particularly when the ultrasonic motor is rotated at a high speed, the rotational speed of the ultrasonic motor becomes unstable and noise is increased.
一方、レートマルチプライアー方式は、駆動周波数を小刻みに変化させるため、ビートによる可聴音を発生していた。なお、高速回転する場合は、騒音防止のためには、アナログ的に駆動周波数を指示するVCO方式の方が、デジタル的に駆動周波数を指示するレートマルチプライアー方式よりも有利である。 On the other hand, the rate multiplier method generates an audible sound due to beats in order to change the drive frequency in small increments. In the case of high-speed rotation, the analog VCO method that indicates the drive frequency is more advantageous than the rate multiplier method that digitally indicates the drive frequency in order to prevent noise.
また、間歇駆動方式は、低速回転時にもトルクの安定性を確保することはできるが、上記の特許文献1には、要求される回転速度に応じた間歇駆動制御の具体的な方法が開示されていない。 In addition, the intermittent drive system can ensure the stability of the torque even during low-speed rotation, but the above-mentioned Patent Document 1 discloses a specific method of intermittent drive control according to the required rotational speed. Not.
そこで、本発明は、振動型アクチュエータを低速回転域から高速回転域まで駆動制御する場合に、各種の不具合の発生を可及的に防止し得る振動型アクチュエータの駆動装置、駆動方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a drive device and a drive method for a vibration type actuator that can prevent the occurrence of various problems as much as possible when driving the vibration type actuator from a low speed rotation range to a high speed rotation range. With the goal.
上記課題を解決するため、本発明は、振動体に供給する駆動信号の周波数を掃引することにより、該振動体の振動が伝達される可動体の運動速度を変化させる駆動制御手段を有する振動型アクチュエータの駆動装置において、前記駆動制御手段は、複数の駆動手段を制御すると共に、前記複数の駆動手段の中から1つ以上の駆動手段を選択する選択手段を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is a vibration type having a drive control means for changing the motion speed of a movable body to which the vibration of the vibration body is transmitted by sweeping the frequency of the drive signal supplied to the vibration body. In the actuator drive device, the drive control means has a selection means for controlling a plurality of drive means and selecting one or more drive means from the plurality of drive means.
本発明によれば、例えば、可動体の目標の運動速度、駆動信号の周波数帯域等に基づいて、複数の駆動手段の中から1つ以上の駆動手段を選択して、振動体に供給する駆動信号の周波数を掃引することができる。 According to the present invention, for example, based on the target motion speed of the movable body, the frequency band of the drive signal, etc., one or more drive means are selected from a plurality of drive means and the drive is supplied to the vibrator The frequency of the signal can be swept.
従って、振動型アクチュエータを低速回転域から高速回転域まで駆動制御する場合に、例えば寿命低下、運動動作の不安定化、駆動音発生等の各種の不具合の発生を可及的に防止し得る振動型アクチュエータの駆動装置、駆動方法を提供するが可能となる。 Therefore, when driving the vibration type actuator from the low-speed rotation range to the high-speed rotation range, for example, vibration that can prevent as much as possible the occurrence of various problems such as reduced life, instability in motion, and generation of drive sound. It is possible to provide a driving device and a driving method for a mold actuator.
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1〜第3の実施形態における振動型アクチュエータ(超音波モータ)の駆動制御部の概略構成を示すブロック図である。図1に示したモータ制御回路230では、フィードバック制御により、超音波モータ30の駆動周波数を高周波側の初期周波数から低周波方向へスイープし、目標速度で超音波モータ30を回転するように制御している。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a drive control unit of a vibration type actuator (ultrasonic motor) in the first to third embodiments of the present invention. In the
なお、本実施の形態では、超音波モータ30の構造は、図9に示したものと同様の構造であることを想定しているが、他の構造の超音波モータにも本実施の形態に係るモータ駆動制御を適用することが可能である(第2,第3の実施の形態も同様)。また、本実施の形態における超音波モータ30は、回転駆動用の振動型アクチュエータとして用いることを想定しているが、直進往復駆動用の振動型アクチュエータとしての超音波モータ等に本実施の形態に係るモータ駆動制御を適用することも可能である(第2,第3の実施の形態も同様)。
In the present embodiment, it is assumed that the structure of the
図1において、CPU231は、超音波モータ30を搭載した装置を全体的に制御すると共に、超音波モータ30を回転駆動する際には、目標速度(目標回転速度:目標運動速度)、基準速度(基準回転速度:基準運動速度)、回転量(目標位置)、駆動パルスの幅や初期周波数(周期)などの情報(以下、パラメータと呼ぶ)を、モータ制御回路230に出力する。第1の実施の形態では、モータ制御回路230は、CPU231から与えられた目標速度に応じてレートマルチプライアー方式、或いはVCO方式を選択して、超音波モータ30を駆動制御する。
In FIG. 1, the
CPU231は、タイマ233を内蔵している。このタイマ233は、後述するように、超音波モータ30をレートマルチプライアー方式で駆動する場合に、駆動パルスの初期周波数を必要に応じて変更するために利用される。CPG(Clock Pulse Generator)232は、クロックパルスを発生してモータ制御回路230に供給する。モータ制御回路230の各部は、全体として調和の取れたモータ駆動制御を行なうために、クロックパルスに同期して各自の動作を行なう。
The
次に、モータ制御回路230の各部を説明する。パラメータ記憶部234は、CPU231から受け取った上記のパラメータを記憶する。このパラメータのうち、基準速度は速度比較部220に伝達され、初期周波数に係る周期は駆動周期設定部222に伝達され、目標速度とパルス幅は駆動信号生成回路223に伝達される。なお、基準速度は、目標速度に基づいて設定される速度であり、連続駆動制御の場合は基準速度=目標速度となり、間歇駆動制御の場合は、基準速度>目標速度となる。これらの詳細は後述する。
Next, each part of the
速度比較部220は、上記の基準速度と、後述の速度算出部227から出力される超音波モータ30の実速度を比較し、その差である速度偏差、すなわち(基準速度―実速度)の値を積分器221に出力する。実速度が基準速度よりも非常に小さい場合は、速度偏差はプラスの大きな値となり、駆動周波数が低周波方向に大きくスイープされる。また、実速度が基準速度よりも少しだけ小さい場合は、速度偏差はプラスの小さな値となり、駆動周波数が低周波方向に小さくスイープされる。また、実速度が基準速度よりも大きい場合は、速度偏差はマイナスの値となり、駆動周波数が高周波方向にスイープされる。
The
積分器221は、超音波モータ30の回転速度を滑らかに加速、或いは減速するため、速度比較部220から入力された速度偏差を時間により積分する。積分器221が積分を行う時間間隔は、パラメータ記憶部234に記憶された積分ゲインにより指定される。この積分ゲインの値が大きい場合は、積分器221が積分する頻度が少なくなり、超音波モータ30の回転速度の加減速が滑らかになる。一方、積分ゲインの値が小さい場合は、積分器221が積分する頻度が多くなり、超音波モータ30の回転速度の加減速が急峻になる。
The
駆動周期設定部222は、初期周波数に係る周期に対して、積分器221により積分された速度偏差を加算し、その加算値を新規の駆動周期データTxとして駆動信号生成回路223に出力する。
The drive
なお、本実施の形態では、周期(周期=1/周波数)を用いて駆動制御を行なっているが、周期の代わりに周波数を用いて駆動制御を行なうことも可能である。また、本実施の形態では、速度比較部220からの速度偏差を積分器221だけで加工しているが、P(Proportional)、I(Integral)、D(Differrential)の3つの成分からなる公知のPID制御のように、比例ゲインや、微分ゲインにより速度偏を加工することも可能である(第2,第3の実施の形態も同様)。
In the present embodiment, drive control is performed using a cycle (cycle = 1 / frequency). However, drive control can also be performed using a frequency instead of a cycle. In the present embodiment, the speed deviation from the
駆動信号生成回路223は、駆動周期設定部222から出力された駆動周期データTx、CPU231から供給されたパルス幅等に基づいて、超音波モータ30を駆動するための駆動パルスを生成する。なお、本実施の形態に係る駆動信号生成回路223は、後述するように、VCO方式とレートマルチプライアー方式の2つの方式で駆動パルスを生成するように構成されている(第2の実施の形態も同様)。
The drive
電圧増幅回路28は、駆動信号生成回路223から出力された駆動パルスを電圧増幅する。コイル29は、電圧増幅回路28により電圧増幅された駆動パルスを正弦波に変換して、超音波モータ30の振動体31に供給する。エンコーダ224は、超音波モータ30の回転速度を検出するためのセンサであり、超音波モータ30の回転速度に応じた周波数の検出パルスを出力する。
The
このエンコーダ224からの検出パルスは速度算出部227に供給される。速度算出部227は、検出パルスに基づいて実速度を算出して速度比較部220にフィードバックする。モータ制御回路230は、このようなフィードバック制御を行なって、基準速度と実速度の速度差に応じた新たな駆動パルスを生成する処理を繰り返す。これにより、超音波モータ30の駆動周波数を目標速度(基準速度)に係る駆動周波数の方向へスイープしていく。
The detection pulse from the
次に、第1の実施形態に係る駆動信号生成回路223の詳細な構成を、図2に基づいて説明する。
Next, a detailed configuration of the drive
駆動方法選択部130は、超音波モータ30を駆動する際に、目標速度をパラメータ記憶部234から取得し、この目標速度に応じてVCO方式で駆動パルスを生成するか、或いはレートマルチプライアー方式で駆動パルスを生成するかを決定する。本実施の形態においては、駆動方法選択部130は、120°/秒以上の目標速度の場合は、論理「0」の信号を出力する。この論理「0」の信号は、ゲート138にはそのまま与えられ、ゲート133にはインバータ131で反転されて「1」の信号として与えられる。従って、120°/秒以上の目標速度の場合は、ゲート133がオープンされて、このゲート133を介して、駆動周期設定部222からの駆動周期データTxがVCO値算出部134に送出されることとなる。
When the
一方、120°/秒未満の目標速度の場合は、駆動方法選択部130は、論理「1」の信号を出力する。この論理「1」の信号は、ゲート138にはそのまま与えられ、ゲート133にはインバータ131で反転されて「0」の信号として与えられる。従って、120°/秒以上の目標速度の場合は、ゲート138がオープンされ、このゲート138を介して、駆動周期設定部222からの駆動周期データTxがレートマルチプライアー系の16ビットレジスタ139に送出されることとなる。
On the other hand, when the target speed is less than 120 ° / second, the driving
次に、VCO回路ブロックについて説明する。VCO値算出部134は、入力された駆動周期データTxのアナログ電圧レベルに相当するデジタル値を算出する。
この算出式は、
This formula is
ただし、Dvcoは、計算結果のデジタル値としてのVCO値、Txは入力された駆動周期データ、TmaxはVCO回路137で設定可能な最大周期、TminはVCO回路137で設定可能な最小周期である。また、K1は、10ビットレジスタ135で指定可能な周期の最大値(1023)である。
However, Dvco is a VCO value as a digital value of a calculation result, Tx is input drive cycle data, Tmax is a maximum cycle that can be set by the
なお、本実施の形態では、駆動周波数の設定範囲は40KHz(Tmin=25μS)から33KHz(Tmax=30.3μS)となるように調整している。このTmin,Tmaxの調整方法については、後述する。上記の数式1により、例えば、駆動周期データTxが25.64μS(39KHz)の場合は、Dvcoは、(25.64−25)/(30.3−25)×1023=120と計算される。 In this embodiment, the setting range of the drive frequency is adjusted to be 40 KHz (Tmin = 25 μS) to 33 KHz (Tmax = 30.3 μS). A method for adjusting Tmin and Tmax will be described later. For example, when the drive cycle data Tx is 25.64 μS (39 KHz), Dvco is calculated as (25.64-25) / (30.3-25) × 1023 = 120 according to the above formula 1.
なお、Tmax,Tminは、CPU231からVCO測定指示を受け取った際に調整される。すなわち、VCO値算出部134は、CPU231からVCO測定指示を受けると、まず、K1の値、すなわち、10ビットレジスタ135で指定可能な周期の最大値である「1023」をVCO回路137に出力する。そして、VCO値算出部134は、「1023」に対応するパルスの周期をVCO回路137から受け取り、このパルスの周期をデジタル変換した値をTmaxとして記憶する。次に、VCO値算出部134は、「0」をVCO回路137に出力し、この「0」に対応するパルスの周期をVCO回路137から受け取り、このパルスの周期をデジタル変換した値をTminとして記憶する。
Tmax and Tmin are adjusted when a VCO measurement instruction is received from the
上記のVCO測定指示は、超音波モータ30を搭載している装置のリセット時に、CPU231から与えられるものである。また、「1023」、「0」にそれぞれ対応するパルスの周期(Tmax、Tmin:駆動周波数の範囲)は、後述するように、抵抗器147等により設定される。
The above-mentioned VCO measurement instruction is given from the
10ビットレジスタ135は、VCO値算出部134にて算出されたVCO値Dvcoを記憶する。この10ビットレジスタ135は、上記のように、デジタル値としてのVCO値Dvcoを「0」から「1023」まで記憶可能である。本実施の形態では、この10ビットレジスタ135の記憶容量を考慮して、VCO値設定部134で使用するK1の値を「1023」と規定している。
The 10-
DA変換回路136は、10ビットレジスタ135に記憶されたデジタル値としてのVCO値を、アナログ電圧レベルに変換する。このVCO値が大きいほどアナログ電圧レベルは高くなり、VCO値が小さいほどアナログ電圧レベルは低くなる。例えば、VCO値が「120」の場合は、DA変換回路136から出力されるアナログ電圧レベルは、1V+120/1023=約1.117Vとなる。
The
VCO回路137は、抵抗器147等により予め設定されたTmax,Tminの周期の範囲で、DA変換回路136からのアナログ電圧レベルに対応した周期の駆動パルスを出力する回路である。VCO回路137は、例えば、アナログ電圧レベルが上記の1.117Vの場合は、25.64μS(39KHz)周期の駆動パルスを出力する。この25.64μSの周期は、駆動周期設定部222から出力された駆動周期データTxと同じである。換言すれば、VCO回路137は、駆動周期設定部222から出力された駆動周期データTxと同じ周期の駆動パルスを出力するのである。
The
VCO回路137から出力する駆動パルスの周期(周波数)の範囲は、抵抗器147、可変抵抗器146、及びコンデンサ145により設定される。例えば、抵抗器147の抵抗値を大きくすると、駆動パルス信号の周波数の範囲が狭まり、小さくすると駆動パルスの周波数の範囲が広がる。具体的には、例えば、抵抗器147の抵抗値を15KΩにすると、VCO回路137の可変周波数範囲は12KHzとなり、VCO回路137は、33KHzから45KHzまでの周波数の駆動パルスを出力できるようになる。また、抵抗器147の抵抗値を22KΩにすると、VCO回路137の可変周波数範囲は7KHzとなり、VCO回路137は、33KHzから40KHzまでの周波数の駆動パルスを出力できるようになる。
The range of the period (frequency) of the drive pulse output from the
このようにして抵抗器147により設定される可変周波数範囲により、VCO回路137による超音波モータ30の駆動制御の分解能が決定される。例えば、駆動制御の分解能は、抵抗器147の抵抗値を15KΩにすると、12KHz/1024=11.7Hzとなる。また、抵抗器147の抵抗値を22KHzにすると、駆動制御の分解能は、7KHz/1024=6.8Hzとなる。すなわち、VCO回路137による超音波モータ30の駆動制御の分解能は、抵抗器147の抵抗値を小さくすると低くなり、抵抗器147の抵抗値を大きくすると高くなる。
Thus, the resolution of the drive control of the
そこで、本実施の形態では、超音波モータ30の駆動制御の分解能を高くするために、抵抗器147の抵抗値を22KΩにしている。このように超音波モータ30の駆動制御の分解能を高くすることにより、高速回転時にも超音波モータ30を安定的に駆動することが可能となる。
Therefore, in the present embodiment, the resistance value of the
なお、超音波モータ30の駆動制御の分解能を高くするため、10ビットレジスタ135のビット数を多くし、12ビットや16ビットにする方法も考えられるが、この場合には、DA変換回路136から出力されるアナログ電圧の分解能が1mV以下となるため、超音波モータ30の駆動制御の分解能を向上する方法としては適切でない。
In order to increase the resolution of the drive control of the
また、コンデンサ145の静電容量を変化させる、或いは可変抵抗器146の抵抗値を変化させることによって、VCO回路137で設定可能な最大周期Tmax,最小周期Tmin、すなわちVCO回路137の可変周波数範囲、及び上記の分解能を変化させることができる。そこで、本実施の形態では、コンデンサ145としては所定の静電容量のものを使用すると共に、上記の理由で抵抗器147の抵抗値を22KHzに固定した上で、可変抵抗器146の抵抗値を変化させることにより、上記のTmax,Tminの周期に相当する周波数が33KHz、40KHzとなるように調整している(図3の符号210参照)。
Further, by changing the capacitance of the
なお、コンデンサ145として所定の静電容量のものを使用するようにしたのは、上記の調整としては可変抵抗器146の抵抗値の調整だけで十分であり、静電容量の異なるコンデンサに一々取り替えるのは面倒だからである。
The
以上のようにして、VCO回路ブロックは、駆動信号生成回路223から受け取った駆動周期データTxに対応した周期(周波数)の駆動パルスを出力する。
As described above, the VCO circuit block outputs a drive pulse having a cycle (frequency) corresponding to the drive cycle data Tx received from the drive
次に、レートマルチプライアー回路ブロックについて説明する。16ビットレジスタ139は、ゲート138を介して入力された駆動周期データTxを記憶する。レートマルチプライアー回路140は、16ビットレジスタ139から駆動周期データTxを読み出して、CPG232からのクロックの周期に対応したレート値に換算して記憶する。
Next, the rate multiplier circuit block will be described. The 16-
本実施の形態においては、前述したように、クロックの周波数は20MHzであり、上記のレート値の最小単位は50nSである。従って、例えば、ゲート138を介して入力された駆動周期データTxの周期が25.64μS(39KHz)の場合、レート値は、25640nS÷50nS=0512、余り40nSとなる。そこで、レートマルチプライアー回路140は、読み出した駆動周期データTxの周期が25.64μS(39KHz)の場合は、この「0512」をレート値として記憶する。すなわち、余り40nSは切り捨てられる。このため、レートマルチプライアー方式で指示される駆動周期(駆動周波数)は、多少の誤差を含んでいる。
In the present embodiment, as described above, the clock frequency is 20 MHz, and the minimum unit of the rate value is 50 nS. Therefore, for example, when the cycle of the drive cycle data Tx input through the
次に、レートマルチプライアー回路140は、クロックの周波数20MHzをカウンタ回路(図示省略)で分周して、50nS→100nS→200nS→400nS…→…12800nS→25600nSの周期の各パルスを生成する。次に、レートマルチプライアー回路140は、分周処理により生成されたパルスに基づいて、合成回路(図示省略)によりレート値に相当する周期のパルスを生成する。そして、レートマルチプライアー回路140は、生成したパルスを入力に係る駆動周期データTxに対応するパルスとして、駆動信号発生回路142に出力する。
Next, the
例えば、駆動周期データTxの周期が25.64μS(39KHz)の場合、レート値は「512」なので、レートマルチプライアー回路140は、512×50nS=25600nSの周期のパルスを、駆動信号発生回路142に出力する。また、レート値が「511」の場合は、レートマルチプライアー回路140は、511×50nS=25550nSの周期のパルスを、駆動信号発生回路142に出力する。この25550nSの周期のパルスは、分周処理により得られた25600nSの周期のパルスと50nSの周期のパルスを合成することにより得られる。
For example, when the cycle of the drive cycle data Tx is 25.64 μS (39 KHz), the rate value is “512”. Output. When the rate value is “511”, the
レート値が「512」の場合にレートマルチプライアー回路140から駆動信号発生回路142に出力されるパルスの周期は、25600nSであり、この周期は39.062KHzの周波数に相当する。また、レート値が「511」の場合にレートマルチプライアー回路140から駆動信号発生回路142に出力されるパルスの周期は、25550nSの周期であり、この周期は39.139KHzの周波数に相当する。従って、本実施の形態において、レートマルチプライアー方式で超音波モータ30を駆動制御する場合の分解能は、39.139KHz−39.062KHz=0.077KHz=77Hzとなる。
When the rate value is “512”, the cycle of pulses output from the
前述のように、本実施の形態において、VCO方式で超音波モータ30を駆動制御する場合の分解能は、6.8Hzであり、レートマルチプライアー方式では77Hzであるので、レートマルチプライアー方式の方がVCO方式よりも超音波モータ30を駆動制御する場合の分解能が低くなる。
As described above, in the present embodiment, the resolution when the
このレートマルチプライアー方式での上記分解能を高くするため、CPG232にて生成するクロックの周波数を高くする方法や、モータ制御回路230の内部回路でPLL方式により高周波のクロックを生成する方法を用いることも考えられる。しかし、これらの方法では、モータ制御回路230の回路規模や当該回路230で発生するノイズのレベルが大きくなってしまう。このため、本実施の形態では、目標速度が低速の場合に限ってレートマルチプライアー方式で駆動するようにしている。
In order to increase the resolution in the rate multiplier method, a method of increasing the frequency of the clock generated by the
なお、16ビットレジスタ139の値が「1」から「65535(全ビット1)」までの範囲の値を採るため、本実施の形態のように、クロックの周波数が20MHz(50nSの周期)の場合には、レートマルチプライアー方式での駆動周波数の可変範囲は、理論的には、20,000KHzから305Hzとなる(図3の符号211参照)。しかしながら、前述の理由等により、本実施の形態では、レートマルチプライアー方式で使用する駆動周波数帯域は、図3において符号211aで示したように、高周波帯域(低速回転領域)に限っている。
Since the value of the 16-
図3に示したレートマルチプライアー方式での駆動周波数の可変範囲211は、図10を用いて説明した超音波モータ30を低速で回転駆動する場合の初期周波数44KHzを含んでおり、さらに低速回転時の目標の回転速度を得るための周波数38KHzも含んでいる。この点からも、本実施の形態では、超音波モータ30を低速回転する場合は、レートマルチプライアー方式で駆動するようにしている。
The
駆動パルス発生回路142は、VCO回路137、又はレートマルチプライアー回路140から出力されたパルスに対して、その周波数(周期)は変更することなく、そのパルス幅をCPU231から指定されたパルス幅に修正する処理を施す。そして、駆動パルス発生回路142は、パルス幅の修正処理を施したパルスを超音波モータ駆動用の駆動パルスとしてコイル29を介して振動体31に供給する。
The drive
なお、本実施の形態では、振動体31に供給する駆動パルスのパルス幅をCPU231から駆動パルス発生回路142に対して指定しているが、駆動パルス発生回路142において、入力されたパルスの周波数に応じて自動的にパルス幅を決定するようにしてもよい。
In the present embodiment, the pulse width of the drive pulse supplied to the vibrating
次に、超音波モータ30の駆動制御例を図4,5のフローチャートに基づいて説明する。
Next, an example of drive control of the
なお、図4,5に示したフローチャートは、図示省略した監視カメラの撮影方向を変化させるためのアクチュエータとして超音波モータ30を用いた場合の超音波モータ30の駆動制御例を示すものである。
The flowcharts shown in FIGS. 4 and 5 show examples of drive control of the
CPU231は、まず、監視カメラの目標位置(目標回転角)、目標速度(目標回転速度)を、後述の回転パラメータ決定部から取得する(ステップS1)。この目標位置、目標速度は、例えば、当該監視カメラにより不審者を追尾しながら撮像する場合、物音がした方向に素早く当該監視カメラの撮影方向を切替える場合などに対応するパラメータである。本実施の形態では、監視カメラの目標位置、目標速度は、図示省略した赤外線センサ、音センサ等を含むパラメータ決定部により決定している。
First, the
ただし、赤外線センサ、音センサ等からの検知信号に基づいて、CPU231が主体的に監視カメラの目標位置、目標速度を決定することも可能である。なお、監視カメラは超音波モータ30により回転駆動されているので、監視カメラの目標位置、目標速度は、超音波モータ30の目標位置、目標速度でもある。
However, it is also possible for the
次に、CPU231は、取得した目標速度を駆動方法選択部130に与え、目標速度が120°/秒以上であるか否かを判別させる(ステップS2)。駆動方法選択部130は、目標速度が120°/秒未満であると判別した場合は、超音波モータ30の駆動制御方式としてレートマルチプライアー方式、及び間歇駆動方式を指定する(ステップS3)。
Next, the
この場合、駆動方法選択部130は、前述のように、論理「1」の信号を出力してゲート138をオープンさせ、駆動周期データTxがゲート138を介してレートマルチプライアーの回路ブロックに出力されるようにすることにより、レートマルチプライアー方式で、かつ間歇駆動することを指定する。なお、間歇駆動制御で超音波モータ30を駆動制御する場合は、超音波モータ30をステッピングモータとして機能させることができ、例えば高精度な位置決めを行なうことができる。
In this case, as described above, the driving
次に、CPU231は、目標速度が10°/秒以上であるか否かを判別する(ステップS4)。その結果、目標速度が10°/秒以上の場合は、CPU231は、駆動パルスのパルス幅を8μSに設定し、初期周波数を37KHzに設定し、基準速度を240°/秒に設定する(ステップS5)。
Next, the
また、CPU231は、ステップS5では、規定の割込回数として「3」を変数Nに設定する。この規定の割込回数Nは、超音波モータ30の回転駆動を開始した後に回転駆動を停止するまでの間に、エンコーダ224からの検知パルスによる割り込みを何回とするかを規定するものである。すなわち、規定の割込回数Nは、超音波モータ30を間歇駆動する際の駆動停止タイミングを規定するものである。
In step S5, the
一方、目標速度が10°/秒未満の場合は、CPU231は、駆動パルスのパルス幅を6μSに設定し、初期周波数を44KHzに設定し、基準速度を60°/秒に設定すると共に、規定の割込回数Nとして「2」を変数Nに設定する(ステップS6)。
On the other hand, when the target speed is less than 10 ° / sec, the
なお、ステップS5,S6の処理は、間歇駆動制御を行なう場合の処理なので、ステップS5,S6にて設定する基準速度は、前述の通り、基準速度>目標速度となっている。また、ステップS5,S6における設定処理は、CPU231が上記の各設定値をモータ制御回路230に供給し、パラメータ記憶部234に格納させることにより行なう。
In addition, since the process of step S5, S6 is a process in the case of performing intermittent drive control, the reference speed set in step S5, S6 is reference | standard speed> target speed as mentioned above. In addition, the setting process in steps S5 and S6 is performed by the
ステップS5又はS6の処理が終了すると、CPU231は、ステップS7〜S14の間歇駆動制御を行なう。この間歇駆動制御では、CPU231は、まず、目標速度に基づいて、エンコーダ224からの検知パルスに基づく割り込みの時間の間隔の目標時間を計算し、変数Tcに設定する(ステップS7)。例えば、本実施の形態で使用しているエンコーダ224では、36°/秒の目標速度に対応する上記の割込数は、100割込み/秒となっている。従って、ステップS1で取得した目標速度が36°/秒の場合は、平均10ms毎に割込みが発生することとなるので、CPU231は、この10msを目標時間として変数Tcに設定する。
When the process of step S5 or S6 ends, the
次に、CPU231は、タイマ233に対して計時動作を開始するように指令すると共に、モータ制御回路230に対して超音波モータ30の駆動制御を開始するように指令する(ステップS8)。この場合、モータ制御回路230は、ステップS5又はS6でCPU231により設定された駆動パルスのパルス幅、初期周波数、基準速度に基づいて、レートマルチプライアー方式で超音波モータ30を駆動制御する。
Next, the
すなわち、モータ制御回路230は、エンコーダ224からの検出パルスに基づいて算出される実速度が設定された基準速度に達するように、超音波モータ30の回転速度を制御する。また、モータ制御回路230は、このようなモータ制御を行なう際には、駆動パルスの周波数を上記の設定に係る初期周波数を起点として低周波方向にスイープしていくと共に、駆動パルスのパルス幅を設定に係るパルス幅に揃える。
That is, the
次に、CPU231は、エンコーダ224からの検知パルスによる割り込み回数が、規定の割込回数Nに達しているか否かを判別する(ステップS9)。その結果、規定の割込回数Nに達していない場合は、CPU231は、ステップS9の判別処理を繰り返す。一方、規定の割込回数Nに達している場合は、CPU231は、間歇駆動を実践すべく、モータ制御回路230による超音波モータ30の駆動制御を停止させる(ステップS10)。
Next, the
次に、CPU231は、超音波モータ30の回転位置(回転角)、すなわち監視カメラの回転位置(回転角)が、ステップS1にて取得した目標位置に達しているか否かを判別する(ステップS11)。その結果、目標位置に達している場合は、CPU231は、本超音波モータ30の駆動制御を終了する。
Next, the
一方、目標位置に達していない場合は、CPU231は、(規定の割込回数N×目標時間Tc)の値の方がタイマ233により計時された値(タイマ値)より大きいか否かを判別する(ステップS12)。例えば、目標速度36°/秒で動作させたい場合は、規定の割込回数N=3、目標時間Tc=10msとなり、(規定の割込回数N×目標時間Tc)=30msとなるので、CPU231は、ステップS12では、この「30ms」がタイマ値より大きいか否かを判別する。
On the other hand, if the target position has not been reached, the
なお、ステップS12におけるタイマ値は、間歇駆動の1周期の実際の時間を示し、(規定の割込回数N×目標時間Tc)は、間歇駆動の1周期の目標周期(目標時間)を示している。従って、ステップS12の処理は、間歇駆動の1周期の実際の周期が目標周期より短いか否かを判別していることを意味する。別の見方をすると、ステップS12の処理は、間歇駆動の1周期における超音波モータ30の実際の回転速度が、間歇駆動の1周期における目標速度より速いか否かを判別していることを意味する。
The timer value in step S12 indicates the actual time of one cycle of intermittent driving, and (the specified number of interruptions N × target time Tc) indicates the target cycle (target time) of one cycle of intermittent driving. Yes. Therefore, the process of step S12 means that it is determined whether or not the actual cycle of one cycle of intermittent driving is shorter than the target cycle. From another viewpoint, the process of step S12 means that it is determined whether or not the actual rotational speed of the
CPU231は、ステップS12にて、タイマ値の方が小さと判別した場合、すなわち間歇駆動の1周期における超音波モータ30の実際の回転速度が間歇駆動の1周期における目標速度より速いと判別した場合は、(規定の割込回数N×目標時間Tc)の値がタイマ値と同じ値になるまで待って(ステップS13)、ステップS7に戻り、間歇駆動制御を継続する。
When
一方、CPU231は、ステップS12にて、タイマ値が(規定の割込回数N×目標時間Tc)の値以上であると判別した場合、すなわち、間歇駆動の1周期における超音波モータ30の実際の回転速度が間歇駆動の1周期における目標速度以下であると判別した場合は、間歇駆動の1周期における超音波モータ30の回転速度を速くするための処理を行なう(ステップS14)。
On the other hand, if the
本実施の形態では、間歇駆動の1周期における超音波モータ30の回転速度を速くするための処理として、現時点で超音波モータ30を駆動している駆動パルスのパルス幅を1μS広くし、現時点で設定されている初期周波数を0.5KHzだけ低周波にしている。その後、CPU231は、ステップS7に戻り、間歇駆動制御を継続する。
In the present embodiment, as a process for increasing the rotational speed of the
なお、間歇駆動の1周期における超音波モータ30の回転速度を速くするための処理としては、初期周波数を低周波に変更する代わりに、駆動周波数のスイープ速度を速くしてもよい。このスイープ速度は、駆動周波数を初期周波数から低周波数に徐々に切替えていく場合の切替え速度であり、例えば、初期周波数を37KHzにしておき、100Hz/msのスイープ速度を設定すると、10ms後に駆動周波数が36KHzになる。このスイープ速度を200Hz/msに変更すると、5ms後に駆動周波数が36KHzになる。従って、駆動周波数のスイープ速度を速くすることにより、迅速に目標の回転速度に達するように制御することができる。
As a process for increasing the rotational speed of the
また、積分器221の積分ゲインを小さくして積分器221が積分を行う時間間隔を短くすることにより、間歇駆動の1周期における超音波モータ30の回転速度を速くすることも可能である。
Further, it is possible to increase the rotational speed of the
駆動方法選択部130は、ステップS2において、目標回転速度が120°/秒以上であると判別した場合は、超音波モータ30の駆動制御方式としてVCO方式、及び連続駆動方式を指定する(ステップS15)。次に、CPU231は、駆動パルスのパルス幅を10μSに設定し、初期周波数を39KHzに設定し、基準速度としては目標速度を設定する(ステップS16)。
If the drive
次に、CPU231は、超音波モータ30の駆動を開始させ、モータ回転位置が目標回転位置に達した時点で超音波モータ30の駆動を停止させるように、モータ制御回路230を制御する(ステップS17〜S19)。この場合、モータ制御回路230は、VCO方式、及び連続駆動方式で超音波モータ30を駆動制御することは言うまでもない。
Next, the
以上説明したように、第1の実施の形態では、超音波モータ30の目標速度が低速で、超音波モータ30を低速回転させる場合は、デジタル的に駆動パルスを決定するレートマルチプライアー方式による駆動制御、及び間歇駆動制御を行っている。従って、超音波モータ30を低速回転させる場合でも、トルクが不安定になることは無く、モータ回転時にビート音が発生することも無く、さらに寿命低下を招くことも無い。
As described above, in the first embodiment, when the target speed of the
また、第1の実施の形態では、超音波モータ30の目標速度が高速で、超音波モータ30を高速回転させる場合は、アナログ的に駆動パルスを決定するVCO方式による駆動制御、及び連続駆動制御を行なっている。従って、超音波モータ30を高速回転させる場合でも、モータ駆動制御の分解能が低下することは無く、回転動作が不安定になることも無い。
In the first embodiment, when the target speed of the
なお、第1の実施の形態では、レートマルチプライアー方式による駆動制御、及び間歇駆動制御と、VCO方式による駆動制御、及び連続駆動制御との何れを選択するかを決定するための目標速度を、120°/秒としているが、これ以外の目標速度により、上記の選択・決定を行なうことも可能である。 In the first embodiment, the target speed for determining which of the drive control by the rate multiplier method, the intermittent drive control, the drive control by the VCO method, and the continuous drive control is selected, Although it is set to 120 ° / second, the above selection / determination can be performed at a target speed other than this.
また、ステップS4において、目標速度が10°/秒以上であるか否かにより、初期周波数、基準速度等のパラメータを異なる値に設定しているが、さらに20°/秒、30°/秒、…、110°/秒と小刻みに判別していき、上記のパラメータの値を小刻みに変更・設定していくことも可能である。 In step S4, parameters such as the initial frequency and the reference speed are set to different values depending on whether or not the target speed is 10 ° / second or more, but 20 ° / second, 30 ° / second, ..., it is also possible to change the value of the above parameter to small increments by discriminating in small increments of 110 ° / second.
さらに、ステップS12→S14のように、間歇駆動の1周期における超音波モータ30の実際の回転速度が間歇駆動の1周期における目標速度以下の場合に、超音波モータ30の回転速度を速くするだけでなく、間歇駆動の1周期における超音波モータ30の実際の回転速度が間歇駆動の1周期における目標速度よりも非常に速い場合に、超音波モータ30の回転速度を遅くするようにしてもよい。
Further, as in steps S12 → S14, when the actual rotational speed of the
[第2の実施の形態]
図6は、本発明の第2の実施の形態に係る駆動信号生成回路の構成を示すブロック図である。この第2の実施の形態に係る駆動信号生成回路と図2に示した第1の実施の形態に係る駆動信号生成回路との相違点は、第2の実施の形態に係る駆動信号生成回路では、第1の実施の形態で用いた駆動方法選択部130の代わりに、カウンタ151を用いる点である。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a drive signal generation circuit according to the second embodiment of the present invention. The drive signal generation circuit according to the second embodiment is different from the drive signal generation circuit according to the first embodiment shown in FIG. 2 in the drive signal generation circuit according to the second embodiment. The
このカウンタ151は、超音波モータ30の1回の回転(回動)動作中に、どのタイミングで駆動方式を切替えるかを決定するために設けられている。すなわち、カウンタ151は、エンコーダ224の規定の検出パルス数(以下、エンコーダ設定値という)をCPU231から受け取り、初期のカウンタ値として設定する。そして、カウンタ151は、エンコーダ224から検出パルス(以下、エンコーダ信号という)が入力される毎に、エンコーダ設定値を「1」だけデクリメントしていく。
The
この際、カウンタ151は、カウンタ値が「1」になるまでの間は論理「1」の信号を出力し、カウンタ値が「0」になった時点で論理「0」の信号を出力する。なお、カウンタ151は、カウンタ値が「0」になるとカウント動作を中止する。
At this time, the
カウンタ151の出力が「1」のときは、ゲート138を介して駆動周期データTxが16ビットレジスタ139に送出され、レートマルチプライアー方式による駆動制御、及び間歇駆動制御が実行される。また、カウンタ151の出力が「0」のときは、ゲート133を介して駆動周期データTxがVCO値算出部134に送出され、VCO方式による駆動制御、及び連続駆動制御が実行される。
When the output of the
すなわち、第2の実施の形態では、目標速度を得るために駆動パルスの周波数を掃引していく一連の掃引動作の過程で、駆動方法を選択している。具体的には、第2の実施の形態では、超音波モータ30が回転し始める初期の段階(回転速度が遅い段階)では、レートマルチプライアー方式、及び間歇駆動方式で超音波モータ30を駆動制御し、超音波モータ30が或る程度の回転速度になった段階で、VCO方式、及び連続駆動方式に切替えて超音波モータ30を駆動制御している。
That is, in the second embodiment, the driving method is selected in the course of a series of sweep operations in which the frequency of the drive pulse is swept to obtain the target speed. Specifically, in the second embodiment, at an initial stage where the
従って、第2の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。また、第2の実施の形態では、カウンタ151に設定するエンコーダ値を変更したり、VCO回路137の抵抗器147の抵抗値を変更したりすることにより、第1の実施の形態よりもVCO駆動制御時の可変周波数範囲をさらに狭くして制御分解能を高くし、高速回転時の回転速度をより一層安定させることが可能となる。
Therefore, also in the second embodiment, it is possible to obtain the same effect as in the first embodiment. In the second embodiment, the encoder value set in the
[第3の実施の形態]
図7は、本発明の第3の実施の形態に係る駆動信号生成回路の構成を示すブロック図である。この第2の実施の形態に係る駆動信号生成回路と図2に示した第1の実施の形態、図6に示した第2の実施の形態に係る駆動信号生成回路との主な相違点は、第3の実施の形態に係る駆動信号生成回路では、第1,第2の実施の形態のように駆動方法選択部130、カウンタ151により駆動方法を選択するのではなく、CPU231からの信号により駆動方法を選択するようにした点である。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a drive signal generation circuit according to the third embodiment of the present invention. The main difference between the drive signal generation circuit according to the second embodiment and the drive signal generation circuit according to the first embodiment shown in FIG. 2 and the second embodiment shown in FIG. In the drive signal generation circuit according to the third embodiment, the drive method is not selected by the drive
また、第1,第2の実施の形態では、VCO方式とレートマルチプライアー方式を用いていたが、第3の実施の形態では、VCO方式は用いているがレートマルチプライアー方式は用いていない点も特徴としている。 In the first and second embodiments, the VCO method and the rate multiplier method are used. In the third embodiment, the VCO method is used, but the rate multiplier method is not used. Also features.
すなわち、CPU231は、超音波モータ30を低速で駆動する場合は、P0信号の論理を「0」にする。この「0」のP0信号は、インバータ155により反転されて「1」の信号としてゲート138に入力され、ゲート138がオープンされる。この結果、駆動周期データTxは、ゲート138を介して低速用VCO値算出部157に出力される。
That is, the
また、CPU231は、超音波モータ30を高速で駆動する場合は、P0信号の論理を「1」にする。この「1」のP0信号は、ゲート133に入力されてゲート133がオープンされる。この結果、駆動周期データTxは、ゲート133を介して高速用VCO値算出部156に出力される。
Further, when driving the
低速用VCO値算出部157で用いるTmaxとTminは、図8に示した駆動周波数帯213に対応する値となっており、低速用VCO値算出部157は、低速回転時の駆動制御を行うためのVCO値を算出する。また、高速用VCO値算出部156で用いるTmaxとTminは、図8に示した駆動周波数帯212に対応する値となっており、高速用VCO値算出部156は、高速回転時の駆動制御を行うためのVCO値を算出する。上記のTmaxとTminの設定方法については後述する。
The Tmax and Tmin used in the low speed VCO
低速用VCO値算出部157、又は高速用VCO値算出部156で算出されたVCO値は、10ビットレジスタ135に格納された後、DA変換回路136でアナログ電圧に変換されてVCO回路137に出力される。
The VCO value calculated by the low-speed VCO
VCO回路137は、VCO値に相当するアナログ電圧が入力されると、第1の実施の形態で説明したように、当該アナログ電圧に対応した周期のパルスを出力する。また、出力する周期(周波数)は可変抵抗器146、及びコンデンサ145で調整することができる。なお、第1,第2の実施の形態と同様に、第3の実施の形態においても、VCO方式で超音波モータ30を駆動する際に、連続駆動を行なっている。
When an analog voltage corresponding to the VCO value is input, the
第3の実施の形態では、CPU231と可変抵抗器146の間に直列に固定抵抗器158を接続している。この固定抵抗器158にはCPU231からのP1信号が入力される。この固定抵抗器158と可変抵抗器146の中点はCPU231に接続され、この中点にはCPU231からのP2信号が入力される。
In the third embodiment, a fixed
P1信号がGNDレベルでP2信号がオープン状態のとき、可変抵抗器146と固定抵抗器153の抵抗値により、図8に示した低周波側の駆動周波数帯213の範囲が決定される。
When the P1 signal is at the GND level and the P2 signal is in the open state, the range of the
また、P1信号がオープン状態でP2信号がGNDレベルのとき、可変抵抗器146のみの抵抗値により、図8に示した高周波側の駆動周波数帯212の範囲が決定される。
When the P1 signal is open and the P2 signal is at the GND level, the range of the
このため、VCO回路137が同じ電圧レベルの信号をDA変換回路136から受取っても、VCO回路137から出力されるパルスの周波数は、P1、P2信号の状態により変化する。
For this reason, even if the
なお、CPU231は、P0信号が論理「1」のとき、P1信号がGNDレベル、P2信号がオープン状態となり、P0信号が論理「0」のとき、P1信号がオープン状態、P2信号がGNDレベルとなるように制御している。
When the P0 signal is logic “1”, the
このように、第3の実施の形態では、CPU231からの制御信号P0、P1,P2により高速用VCO値算出部156、低速用VCO値算出部157の何れか一方を選択することにより、低周波側と高周波側の2つの周波数帯域の駆動周波数の駆動パルスを個別に生成するようにしている。
As described above, in the third embodiment, by selecting one of the high speed VCO
従って、モータ制御回路230がレートマルチプライアー方式で駆動パルスを生成する回路を含んでいない場合に、たとえVCO方式で低速回転から高速回転まで駆動制御したとしても、VCO方式での制御の分解能が低下することはなく、高速回転時に回転速度が不安定になり、騒音が大きくなることを回避することが可能となる。
Therefore, when the
なお、本発明は、上記の第1〜第3の実施の形態に限定されることなく、例えば、レートマルチプライアー方式で超音波モータを駆動制御する場合に、必ずしも間歇駆動制御を行なう必要はなく、連続駆動制御を行なってもよい。また、監視カメラの回動用だけでなく、カメラの自動合焦用、ロボット用等の他の用途に使用することも可能である。 The present invention is not limited to the first to third embodiments described above. For example, when the ultrasonic motor is driven and controlled by the rate multiplier method, the intermittent drive control is not necessarily performed. Continuous drive control may be performed. Moreover, it can be used not only for rotating the surveillance camera but also for other purposes such as automatic focusing of the camera and robot.
30…超音波モータ
130…駆動方法選択部
137…VCO回路
140…レートマルチプライアー回路
151…カウンタ
146…可変抵抗器
156…高速用VCO値算出部
157…低周波用VCO値算出部
158…固定抵抗器
230…モータ制御回路
223…駆動信号生成回路
224…エンコーダ
231…CPU
233…タイマ
DESCRIPTION OF
233 ... Timer
Claims (10)
前記駆動制御手段は、複数の駆動手段を制御すると共に、前記複数の駆動手段の中から1つ以上の駆動手段を選択する選択手段を有することを特徴とする振動型アクチュエータの駆動装置。 In the drive device of the vibration type actuator having the drive control means for changing the motion speed of the movable body to which the vibration of the vibration body is transmitted by sweeping the frequency of the drive signal supplied to the vibration body,
The drive control means includes a selection means for controlling a plurality of drive means and selecting one or more drive means from the plurality of drive means.
前記駆動制御工程は、複数の駆動手段を制御すると共に、前記複数の駆動手段の中から1つ以上の駆動手段を選択する選択工程を有することを特徴とする振動型アクチュエータの駆動方法。 In a driving method of a vibration type actuator having a drive control step of changing a motion speed of a movable body to which vibration of the vibration body is transmitted by sweeping a frequency of a drive signal supplied to the vibration body,
The drive control step includes a selection step of controlling a plurality of drive means and selecting one or more drive means from the plurality of drive means.
Priority Applications (1)
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JP2005257066A JP2007074787A (en) | 2005-09-05 | 2005-09-05 | Driver and driving method of oscillatory actuator |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2005257066A JP2007074787A (en) | 2005-09-05 | 2005-09-05 | Driver and driving method of oscillatory actuator |
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JP (1) | JP2007074787A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009153286A (en) * | 2007-12-20 | 2009-07-09 | Canon Inc | Optical equipment with oscillating-wave actuator |
CN112154599A (en) * | 2018-03-29 | 2020-12-29 | 物理仪器(Pi)两合有限公司 | Dual mode motion control system and method for operating a piezoelectric motor |
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2005
- 2005-09-05 JP JP2005257066A patent/JP2007074787A/en active Pending
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CN112154599B (en) * | 2018-03-29 | 2024-02-06 | 物理仪器(Pi)两合有限公司 | Dual mode motion control system and method for operating a piezoelectric motor |
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